无机非金属材料概论
无机非金属材料概论
无机非金属材料概论无机非金属材料（inorganicnonmetallicmaterials）是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。
是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。
无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后，随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。
无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。
常见种类二氧化硅气凝胶、水泥、玻璃、陶瓷。
成分结构在晶体结构上，无机非金属的晶体结构远比金属复杂，并且没有自由的电子。
具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。
这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性，以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。
硅酸盐材料是无机非金属材料的主要分支之一，硅酸盐材料是陶瓷的主要组成物质。
应用领域无机非金属材料品种和名目极其繁多，用途各异，因此，还没有一个统一而完善的分类方法。
通常把它们分为普通的（传统的）和先进的（新型的）无机非金属材料两大类。
传统的无机非金属材料是工业和基本建设所必需的基础材料。
如水泥是一种重要的建筑材料;耐火材料与高温技术，尤其与钢铁工业的发展关系密切;各种规格的平板玻璃、仪器玻璃和普通的光学玻璃以及日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和电瓷等与人们的生产、生活休戚相关。
它们产量大，用途广。
其他产品,如搪瓷、磨料（碳化硅、氧化铝）、铸石（辉绿岩、玄武岩等）、碳素材料、非金属矿（石棉、云母、大理石等）也都属于传统的无机非金属材料。
新型无机非金属材料是20世纪中期以后发展起来的，具有特殊性能和用途的材料。
它们是现代新技术、新产业、传统工业技术改造、现代国防和生物医学所不可缺少的物质基础。
主要有先进陶瓷（advancedceramics）、非晶态材料（noncrystalmaterial〉、人工晶体（artificialcrys-tal〉、无机涂层（inorganiccoating）、无机纤维（inorganicfibre〉分类传统陶瓷：其中，瓷是粉体的致密烧结体，较之较早的陶，其气孔率明显降低，致密度升高。
材料科学概论第四章无机非金属材料.
2. 玻璃相 玻璃相是陶瓷材料中原子不规则的组成部分，其 结构如同玻璃。 (1) 玻璃相作用 ① 粘连晶体相，填充晶体相间空隙，提高材料 致密度； ② 降低烧成温度，加快烧结； ③ 阻止晶体转变，抑制其长大； ④ 获得透光性等玻璃特性； 但是，对陶瓷的机械强度、介电性能、耐热耐 火性等不利。因此，不能成为陶瓷的主导组成部分， 一般含量在20%-40%。
总结
陶瓷材料具有高耐热性、高化学稳定性、高
的硬度和良好的抗压能力。 但脆性很高，温度急变抗力很低，抗拉性能 差。
4.2 普通陶瓷材料
生 产 工 艺 过 程
烧结过程：目的是通过一系列物理化学变化，
去除坯内所含有溶剂、黏结剂、塑化剂等，减少 坯体中的气孔，增强颗粒间的结合强度。
蒸发阶段（室温-300℃）：脱水 氧化物分解和晶型转化阶段（300-950℃）：发 生物理化学反应，包括黏土脱水；有机物、无 机物氧化；碳酸盐等分解；石英的晶型转变。 玻化成瓷期（950℃-烧成温度）：烧成阶段 冷却阶段（烧成温度-室温）
三、陶瓷材料的相组成及其结构
陶瓷包括三种相： 晶体相、玻璃、气相
1. 晶体相 是陶瓷的主要组成相。有硅酸盐、氧化物和 非氧化合物等。其结构、形态。数量及分布决定 陶瓷的主要性能和应用。 (1) 硅酸盐 陶瓷常为多晶，可分为主晶相、次晶相及第 是普通陶瓷的主要原料，结合键为离子键与 三相，陶瓷的性能主要取决于主晶相。 共价键的混合键。 构成硅酸盐的基本单元是硅氧四面体。
陶器
陶器
陶器
元代
一、陶瓷材料的分类
唐山骨质瓷茶器
建筑卫生陶瓷
电瓷
二、陶瓷材料的结合键
离子键特点：结合力是正、负离子间的 静电作用力，没有方向性。离子晶体强度高、 硬度高、熔点高，但是脆性大、无延展性， 受热膨胀小，且完整晶体多为透明。 共价键特点：结合力很大，具有方向性 和饱和性。共价晶体强度高、硬度高、熔点 高、但是脆性大、无延展性，受热膨胀小。
无机非金属材料工厂设计概论
无机非金属材料工厂设计概论1. 引言说到无机非金属材料，咱们常常会觉得它们离我们很远，似乎是个高大上的词汇，跟我们平常的生活没啥关系。
其实，真相恰恰相反！这些材料可是咱们生活中无处不在的“小伙伴”。
从建筑的水泥到陶瓷的餐具，再到电器的绝缘材料，它们每天都在默默地为我们的生活添砖加瓦。
今天呢，我就带大家聊聊无机非金属材料工厂设计的那些事儿，保证你听完后能一拍大腿，恍然大悟！2. 无机非金属材料的魅力2.1 材料的分类首先，咱们得搞清楚这些材料到底有哪些。
无机非金属材料其实就是不含金属元素的材料，分为几大类，比如陶瓷、玻璃、混凝土等等。
每一类材料都有自己的特点，像陶瓷那样耐高温、耐磨，玻璃则透光性好，混凝土坚固耐用，简直是“百搭”之选。
你说，日常生活中能没它们的影子吗？2.2 应用的广泛性说到应用，那真是太广泛了！想象一下，没有陶瓷的杯子，咱们喝水得多麻烦？没有混凝土的建筑，那我们可就得在大风大浪中寻求庇护了。
而且，最近无机非金属材料还被用到了新兴的科技领域，像太阳能电池、光纤材料等，真是步步高升，让人眼前一亮。
3. 工厂设计的重要性3.1 功能布局说完了材料的本事，咱们来聊聊工厂设计。
一个好的工厂设计就像一位优秀的指挥家，能让各个乐器和谐地奏出美妙的交响曲。
工厂的功能布局非常关键，得确保原材料的存放、生产线的流畅，以及产品的存储等各个环节都能高效运转。
想象一下，如果你把原材料放在了一边，成品却在另一边，那简直是“东边日出西边雨”，效率肯定低得吓人。
3.2 环境与安全当然，工厂的环境与安全也得放在首位。
无机非金属材料在生产过程中会产生一些粉尘和废气，咱们可不能让这些对环境造成影响。
要是工厂设计得好，通风系统到位，那可真是“春风得意马蹄疾”，生产安全又环保，大家都开心。
4. 现代工厂设计的趋势4.1 智能化再说说现代工厂设计的趋势。
现在可是“智能化”大行其道，咱们的工厂也不能落后。
利用自动化设备、智能控制系统，不仅提高了生产效率，还能减少人工成本，真是一举两得。
材料导论第十一章 无机非金属材料
专用水泥 油井水泥 砌筑水泥 大坝水泥
快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥、 特性水泥 膨胀硫铝酸盐水泥、自应力铝酸盐水泥。
水泥
硅酸盐水泥
石灰石 粘土 校正原料 煤粉 石膏 混合材料
CaO
Al2O3 SiO2
Fe2O3 SiO2 Al2O3
功能陶瓷的种类
压电陶瓷
光学陶瓷
超导陶瓷 磁性陶瓷
生物陶瓷 敏感陶瓷
功能电子陶瓷
压电陶瓷
压电陶瓷是具有压电效应的陶瓷材料 压电效应：
外力作用于晶体
介质极化
压电效应
材料的压电效应取决于晶体结构的不对称性，
晶体有极轴，才有压电效应。
压电陶瓷－钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅（PZT）等。
压电陶瓷的应用－超声换能器、滤波器、声转换器、 谐振器、点火器等。
第一节、无机非金属材料概述
一、什么是无机非金属材料？
金属材料和有机高分子材料以外的 固体材料通称为无机非金属材料。
由硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸 盐等和氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、 硫化物、硅化物等原料经一定的工艺制备而 成的材料。涉及元素周期表上所有元素。
二、主要特性：
熔点高、硬度高、强度高、
水泥混凝土材料是最大宗人造材料
理由：基本建设的持续发展 城乡建设、水利水电建设、交通建设
我国是水泥大国
水泥的应用 建筑、修路 配制水泥砂浆和混凝土 机制－水化反应，使砂浆和混凝土凝结、硬化。
水泥的分类
按矿物组成分
硅酸盐水泥
铝酸盐水泥
硫铝酸盐水泥
氟铝酸盐水泥
少熟料和无熟料水泥
水泥的分类
无机非金属材料概论 教学大纲
无机非金属材料概论一、课程说明课程编号：060509Z10课程名称：无机非金属材料概论/ Introduction to Inorganic non-metallic materials课程类别：必选修/学科专业基础课程学时/学分：32/2.0先修课程：《无机化学》、《物理化学》、《固体物理》、《硅酸盐物理化学》、《材料科学基础》、《无机材料物理性能》等适用专业：材料科学与工程教材、教学参考书：1、林宗寿主编．无机非金属材料工学．武汉：武汉工业大学出版社，20082、王培铭主编．无机非金属材料学．上海：同济大学出版社，19993、王琦主编．无机非金属材料工艺学．哈尔滨工业大学出版社，2010二、课程设置的目的意义无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料，主要包括玻璃、陶瓷、水泥、耐火材料和无机非金属基复合材料等非金属类材料。
是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。
无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后，随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。
无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。
《无机非金属材料概论》课程设置的目的与意义如下：1、《无机非金属材料概论》是材料科学与工程专业培养方案中的主干课程和专业基础课程，是学生的必修的一门重要专业课程，也是学生在校形成专业知识结构的关键环节。
通过该课程的学习，使学生掌握无机非金属材料的制备原理和生产过程，工艺流程的共性和影响因素，从而对无机非金属材料的性能、生产过程、应用和发展有较全面的了解。
2、《无机非金属材料概论》课程目的是加强学生的基础知识，拓宽知识面，使学生建立无机非金属材料系统知识体系，为专业模块课程的学习奠定扎实的专业基础知识与理论。
同时是不断利用材料科学及其他相邻学科的发展成就，实现按使用性能要求来设计和制造无机非金属材料的目标。
无机非金属材料概论绪论
唐三彩马
方韵紫砂壶
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商 陶酒尊
唐 三彩俑
陶的出现，人类可吃煮熟的谷物，喝煮开的水，可长时间储存食物，促进人类进化。陶器也是最初的耐火材料，为以后的铜、铁冶炼提供物质条件。
猪纹陶盆
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陶器是人类创造的第一种无机非金属材料。人类第一次有意识地创造发明自然界没有的，并且具有全新性能的“新”材料，从此人类能离开上天的赐予而进入自力创造材料的时代。恩格斯论述：人类从低级阶段向文明阶段的发展是从学会制陶开始的。陶器的出现成为新石器时代开始的标志之一。
2、有机材料
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无机非金属材料种类繁多，用途各异，目前无统一完善的分类方法，一般分为传统的（普通的）和新型的（先进的）无机非金属材料两大类。
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耐火材料
传统无机非金属材料
无机非金属材料
传统无机非金属材料
无机非金属材料
传统无机非金属材料
新型无机非金属材料
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总之：材料是具有一定性能，可以用来制作器件、构件、工具、装置等物品的物质。材料存在于我们周围，与我们的生活、我们的生命息息相关。
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依据化学特征一般划分为：
1、无机材料 （无机材料中除金属以外统称为无机非金属材料，其主要化学组成均为硅酸盐类。因此无机非金属材料亦称为硅酸盐材料，又因其中陶瓷材料历史悠久，应用甚为广泛，故国际上也将无机非金属材料称为陶瓷材料。）
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（4）铁器铁是地球上储量居于第三的元素（前两位为硅、铝），来源于大型恒星的聚变。中国同埃及、美索不达米亚等古国一样，对铁的认识都是从陨铁开始的。
陨铁
世界最早的铁器赫梯铁器
第四章----无机非金属材料【可编辑全文】
可编辑修改精选全文完整版第四章无机非金属材料第一节概述一、无机非金属材料的定义除金属和高分子材料以外的固体材料以金属元素或非金属元素的化合物或非金属元素单质为组元，原子与原子之间通过离子键和共价键而键合，主要组成成分大多为硅酸盐类，因此有时也称为硅酸盐材料。
二、化学键的特点☺化学健主要是离子键、共价健以及它们的混合键；☺硬而脆、韧性低、抗压不抗拉、对缺陷敏感；☺熔点高，具有优良的耐高温和化学稳定性；☺一般自由电子数目少、导热性和导电性较小；☺耐化学腐蚀性好；☺耐磨损。
四、无机非金属材料的分类传统无机非金属材料主要包括陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等。
无机非金属材料传统无机非金属材料——硅酸盐材料新型无机非金属材料——半导体材料、超硬耐高温材料、发光材料等1、玻璃态材料－熔融后，在低温下仍保持熔体结构的固态物质2、陶瓷材料－粉末状材料经过成型和烧结形成的多相固体材料3、水泥－能够在水或空气中硬化的水硬性粉体材料4、耐火材料－指能够耐高温（耐受1580度以上温度）的固体材料，包括耐火砖、耐火纤维和耐火水泥等五、无机非金属材料在自然界的分布分布广泛，存在形式多样，有晶体结构和非晶态结构，有人工产品也有天然产物六、无机非金属材料的加工工艺包括热加工工艺和冷加工工艺第二节陶瓷一、陶瓷材料的分类及性能1、普通陶瓷（传统陶瓷）指以天然硅酸盐为原料，经过粉碎、成型、烧结制成的固体材料和器皿。
包括日用陶瓷、建筑陶瓷、卫生陶瓷、绝缘陶瓷、化工陶瓷等。
2、现代陶瓷（特种陶瓷）一般指以高纯度化工原料或人工合成材料为原料烧结成的固体材料。
也称为新型陶瓷、精细陶瓷、高技术陶瓷、高性能陶瓷等。
根据功能分类有电子陶瓷、光学陶瓷、高硬度陶瓷等根据化学成分划分有氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷等（碳化物、氮化物、硼化物、硅化物等）。
根据使用性质划分有结构陶瓷（工程陶瓷）和功能陶瓷。
3、陶瓷材料的相组成及结构：陶瓷的组成相主要有晶体相、玻璃相和气相结构。
无机非金属材料
《无机非金属材料》xx年xx月xx日contents •无机非金属材料概述•无机非金属材料的性质与性能•无机非金属材料的制备与加工•无机非金属材料的应用•无机非金属材料的可持续发展与环保•无机非金属材料的研究与发展趋势目录01无机非金属材料概述无机非金属材料是指以无机非金属元素为主要成分，通过高温或低温烧结而成的材料。
定义无机非金属材料可分为陶瓷、玻璃、水泥、石墨等，其中陶瓷是最重要的无机非金属材料之一。
分类定义与分类重要性无机非金属材料具有优异的性能，如耐高温、耐腐蚀、绝缘、强度高等，在工业、建筑、航空航天、电子等领域具有广泛的应用。
应用领域无机非金属材料广泛应用于汽车、航空航天、电子、生物医学等领域，如发动机部件、人造骨、人造牙等。
重要性及应用领域无机非金属材料的发展历程可以追溯到古代，如陶瓷的发明。
随着科技的发展，无机非金属材料的制备技术和性能不断提高。
未来，无机非金属材料将朝着高性能、多功能、环保等方向发展，如新型陶瓷材料、生物相容性材料等。
同时，随着3D打印技术的不断发展，无机非金属材料的制备和应用也将更加灵活和多样化。
发展历程趋势发展历程与趋势02无机非金属材料的性质与性能物理性质无机非金属材料的密度一般较大，具有较高的稳定性。
密度电绝缘性热稳定性光学性能大多数无机非金属材料具有优异的电绝缘性能。
无机非金属材料具有较好的热稳定性，能够在较高温度下保持其性质。
无机非金属材料具有广泛的光学性能，如玻璃、陶瓷等具有高透光性。
化学性质无机非金属材料的耐腐蚀性能较强，能够抵抗多种化学物质的侵蚀。
耐腐蚀性在大多数化学环境下，无机非金属材料都能保持其稳定性。
化学稳定性无机非金属材料在高温环境下不易氧化，具有良好的抗氧化性能。
抗氧化性部分无机非金属材料具有磁性，如铁氧体等。
磁性能无机非金属材料的硬度一般较高，具有较好的耐磨性。
硬度部分无机非金属材料具有较好的韧性，能够吸收冲击能量。
韧性无机非金属材料的强度较高，能够承受较大的外力。
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授课教师命题教师或命题负责人签字付玉彬
年月日
院系负责人签
字年月日
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中国海洋大学2007-2008学年第2学期期末考试试卷
材料科学与工程院《无机非金属材料概论》课程试题(A卷) 共3页第3页
四．名词解释（每题2分，共12分）
1，材料硬度；答:用来表示固体材料软硬程度的力学性能指标，表示材料表面局部区域抵抗压缩和断裂的能力。
2，高温蠕变性；答：无机非金属材料在常温下呈脆性，但在高温下承受小于其极限强度的某一恒定荷重时，会产生塑性变形。
变形量随时间增长而逐渐增加，甚至会使材料破坏，此即高温蠕变。
3，耐火度；答：材料在高温下达到特定软化程度时的温度。
4，热震稳定性（热稳定性）；答：指材料承受温度的急剧变化活在一定温度范围内冷热交替变化而不致破坏的能力。
5，水玻璃的模数；答：分子式中二氧化硅与氧化钠活氧化钾摩尔数的比值
6，混练；答：是两种以上不均匀物料的成分与颗粒度均匀化，促进颗粒接触和塑化的操作过程。
五．简答与例举题（每题3分，共18分）
1，简要比较玻璃态结构的微晶学说和不规则网络学说，并概括其结构特点。
答微晶学说认为，玻璃是由无数微晶体组成，晶子是具有变形晶格的有序排列区域，分布在无定形介质中，从“晶子”到无定形部分是逐渐过度的，两者无明显界限。
它强调玻璃的微观不均匀性、不连续性和有序性；不规则网络学说则认为，玻璃是由硅氧四面体为结构单元的三度空间网络所组成，，但其排序不像晶体那样有序，而是完全无规则的，缺乏对称性与周期性的重复，它主要强调玻璃结构的连续性、无序性和均匀性。
2，简述多晶材料中玻璃相的作用和分布形式。
作用：1，填充气孔与空隙，把多晶材料内松散的晶粒结合在一起，降低烧成温度，
3, 举例说明如何克服无机非金属材料的脆性，改善韧性，提高强度。
答：
4, 简述非等径球最紧密堆积原理在实际工程中的应用并举例。
5，何谓石灰浆体的碳化，并写出反应方程式。
6，简述碳元素家族成员巴基球的结构特征和应用领域。
六．综合论述题（每题5分，共20分）
1，论述玻璃态物质的基本结构特征和五大特性，并简单描述用何种方法可以简单区分玻璃态和晶态。
2，叙述晶界定义并论述晶界对材料性能的影响。
3，论述传统陶瓷和特种陶瓷的一般概念；以及陶瓷技术发展的三个阶段和技术特点。
4，论述生态环境材料的基本概念和特征，并举例说明其重要意义。